火箭回收，把“鉛筆”豎起來

北辰

航天發(fā)射過程中，火箭把航天器送上太空不容易，需要多級火箭聯(lián)合使用，當(dāng)一級火箭的燃料燒完了之后，二級火箭就會點(diǎn)火，繼續(xù)推動航天器上升，或者還有三級火箭繼續(xù)推送。一級火箭的工作最重要，攜帶的燃料也最多，它的燃料燃燒完之后，殘骸墜落到海里或者人跡罕至的無人區(qū)。目前，絕大部分運(yùn)載火箭都是一次性的，這導(dǎo)致航天發(fā)射成本巨大，如何降低航天發(fā)射成本，成為航天技術(shù)發(fā)展的大問題。如今，已有航天公司解決了這個(gè)巨大的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了火箭的回收利用。這個(gè)技術(shù)難題是如何解決的？它的意義有哪些呢？我們一起去探究吧！

航天技術(shù)很“燒錢”

20世紀(jì)70年代，美國開始使用航天飛機(jī)，航天飛機(jī)似乎像普通飛機(jī)那樣，但是它不能自己起飛，需要使用類似于一級火箭那樣的助推器才能升上天，它的一級火箭包括固體火箭推進(jìn)器和兩個(gè)外掛燃料箱，燃料箱使用完了就扔掉了，固體火箭推進(jìn)器可以重復(fù)使用，固體火箭推進(jìn)器也就相當(dāng)于一級火箭。本來以為這樣可以大幅度節(jié)約成本，但是，事實(shí)證明，航天發(fā)射成本一點(diǎn)也沒降下來，航天飛機(jī)成為很“燒錢”的機(jī)器。

在航天技術(shù)出現(xiàn)后不久，人們就意識到，依靠火箭發(fā)射把載人航天器送上太空成本太高，人類的技術(shù)也不夠先進(jìn)，為了實(shí)現(xiàn)太陽系內(nèi)的遠(yuǎn)行，人們設(shè)想使用空天飛機(jī)，也就是它可以像現(xiàn)代飛機(jī)那樣直接起飛，把貨物送上太空。這是一種簡單的認(rèn)識，即使是幾十年后獲得大規(guī)模改進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)，距離這樣的目標(biāo)也還有很大的差距。航天專家還曾經(jīng)設(shè)想過電磁發(fā)射，但這種技術(shù)也沒什么進(jìn)展。不管怎么樣，航天發(fā)射都離不開火箭的運(yùn)送，而火箭不能再次利用導(dǎo)致發(fā)射成本高昂，如何降低發(fā)射成本就是最關(guān)鍵的問題。

把“鉛筆”豎起來

美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）是一家私人公司，它為了降低火箭發(fā)射成本，完成了一次壯舉。

把鉛筆豎起來是一件容易的事；要是想把鉛筆扔上天，讓它掉下來還豎著就很難了；而把鉛筆扔上天，希望它掉下來的時(shí)候豎在晃蕩的海平面上，那真的是“難于上青天”了。如今，這個(gè)設(shè)想成功了，完成這一奇跡的就是美國的這家私人公司，它完成的也不是扔鉛筆這么簡單的事情，它是完成了一個(gè)火箭發(fā)射之后又回到原地，落在海面上的行為。

2016年4月8日，在美國佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地，美國太空探索技術(shù)公司的“獵鷹9”火箭發(fā)射升空。10分鐘之后，火箭與飛船成功分離，對于該公司來說，發(fā)射飛船不受關(guān)注，這個(gè)技術(shù)它早就掌握了，受人關(guān)注的是它如何回收火箭。

按照常理，火箭發(fā)射都是向著東方飛行，火箭的第一級燃燒完畢之后，會落到地面上或者海上，至于落到何處無法預(yù)計(jì)，甚至找也找不到。但是，“獵鷹9”火箭卻從高空返回，啟動噴火裝置，緩緩地落下來，落到海面上的一艘駁船的甲板上，基本是船體甲板的正中心。火箭落到船上時(shí)沒有弄出破洞或倒下，也沒有受到海浪的影響。“獵鷹9”火箭的箭體十分纖細(xì)，看上去就像是一根鉛筆，它帶有自己的支架，支架已經(jīng)展開，幫助它穩(wěn)穩(wěn)地站立在甲板上。

就在這次“獵鷹9”火箭發(fā)射前不久，美國太空探索技術(shù)公司的一個(gè)旗鼓相當(dāng)?shù)膶κ郑策M(jìn)行了一級火箭發(fā)射回收實(shí)驗(yàn)，但它的火箭不是像鉛筆那樣纖細(xì)，而是像個(gè)“小胖墩”，著陸地點(diǎn)也不在搖晃的海面上，而是在平穩(wěn)的陸地上。相比較而言，“獵鷹9”火箭的著陸實(shí)在是太難了。

有人認(rèn)為，只要像跳水運(yùn)動員那樣，直接跳下去就完了，干嗎還要玩這么多動作。比如，在陸地上回收，只需要使用降落傘，讓一級火箭落地就可以了。

但是，一級火箭上有很多復(fù)雜的設(shè)備，使用降落傘，無法精準(zhǔn)降落，容易受損。讓它精準(zhǔn)地降落到海面上，火箭還可以再次使用，回收第一級火箭才是主要目的。第一級火箭的回收將會大大降低航天器的發(fā)射成本，只需要簡單維護(hù)之后，就可以拿出來再次使用，下次發(fā)射費(fèi)用基本上是白賺的。

回收一級火箭，這是航天技術(shù)的一次偉大革命，“獵鷹9”火箭降落在搖晃的駁船甲板上，還讓人們看到了航天技術(shù)中更精準(zhǔn)的控制技術(shù)，這讓飛船在外星球降落的時(shí)候，可以在任意地形著陸，精準(zhǔn)地選擇探測地方。

太空旅行不再難

1996年，一個(gè)美國人為了激勵(lì)新的私人載人航天技術(shù)的創(chuàng)新，設(shè)立了總額為1 000萬美元的安薩里X大獎賽，競賽的規(guī)則是，第一個(gè)用自制的飛行器將3名乘客送到10萬米外的太空，安全將其接返地球，并能夠在兩周內(nèi)使用同一架飛行器重復(fù)上述載人飛行的公司或組織最終獲得這筆獎金。

之后又出現(xiàn)了谷歌登月X大獎賽，也是鼓勵(lì)私人公司發(fā)展航天技術(shù)。他們的目的都是想讓更多的公司來發(fā)展航天技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)太空旅行。第一級火箭的回收大大降低了成本，讓太空旅行的費(fèi)用大大降低。

一大批私人企業(yè)進(jìn)入航天領(lǐng)域，將會給太空旅行帶來實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步，充氣空間站已經(jīng)在設(shè)計(jì)，那就是未來的太空酒店。到地球之外去看一看，再也不是遙不可及的夢想。載人火星探測也不再是難題，可以把多個(gè)航天器發(fā)射到太空，在太空組裝出來，成為具有多個(gè)艙位的載人飛船，然后再飛向太陽系其他行星。美國太空探索技術(shù)公司也放出豪言：2100年要主宰太陽系。